16821

16821

مطالعه تجربي تاثير روش حداقل مقدار روانكار - خنك كار بر سايش ابزار و كيفيت سطح قطعه كار در ماشينكاري سوپر آلياژ پايه آهن

كارشناسي ارشد

ساخت و توليد

آبان ماه 1395

دكتر بهنام داودي

مكانيك

چكيده حجم بالاي سيالات برش مصرفي در صنايع ماشينكاري را مشتقات نفت خام غير پايدار تشكيل مي¬د¬هند كه هزينه¬هاي كلي براي نگه¬داري اين مواد جهت تصفيه و دفع و همچنين بيماري¬هاي شغلي ناشي از چنين استفاده گسترده¬اي از اشكالات عمده در ارتباط با استفاده از اين مواد است. امروزه، عملكرد يك فرآيند توليد تنها از نقطه نظر اقتصادي ارزيابي نمي¬شود، بلكه جنبه¬هاي ديگر مانند محيط زيست و يا انرژي نيز در نظر گرفته مي¬شود. محيط كاري سالم و بي¬خطر براي افراد شاغل در صنعت ماشينكاري موجب شده است كه توليد¬كنندگان به سمت تغيير استراتژي ماشينكاري تشويق شوند و توليد سبز را به عنوان بهترين استراتژي موجود براي حل اين مشكل مورد استفاده قرار دهند. از طرفي، با توجه به نگراني¬هاي زيست محيطي و رشد مقررات محدود كننده براي توليد آلودگي، تقاضا براي سيالات برش تجديد¬پذير و تجزيه¬پذير و همچنين جايگزيني روش¬هاي جديد اعمال سيال برش به منطقه ماشينكاري در حال افزايش است. اين پژوهش به بررسي تجربي تاثير تركيب دو روش عرضه سيال برش با حداقل مقدار روانكار با استفاده از سيال پايه نانو و روش خنك¬كاري تبريدي در بهبود سلامت سطح و كاهش سايش ابزار در تراشكاري سوپرآلياژ 286A اختصاص دارد. نتايج حاصل از اين روش با نتايج تراشكاري خشك، مرطوب با سيال پايه معدني (غوطه¬وري)، حداقل مقدار روانكار با سيال پايه معدني و پايه گياهي و همچنين با روش خنك¬كاري با نيتروژن مقايسه شد. نتايج زبري سنجي نشان داد كه استفاده از نانوسيال پايه گياهي تحت شرايط حداقل مقدار روانكار و همچنين نيتروژن مايع تحت عنوان خنك¬كاري تبريدي موجب كاهش 22-64% زبري سطح نسبت به روش مرطوب و كاهش 35-77% آن نسبت به روش خشك گرديده است. همچنين برخلاف روش¬هاي خشك و مرطوب حساسيت زبري سطح نسبت به پارامترهاي برش بسيار كم بوده بنحوي كه شيب نمودار تغييرات زبري سطح نسبت به پارامتر برش (سرعت پيشروي و يا سرعت برش) بسيار كم است. اين امر نشان دهنده حساسيت كم روش حداقل مقدار روانكار-خنك¬كار نسبت به پارامترهاي برش است. وجود ذرات نانو در سيال برش پايه گياهي موجب شد كه روانكاري بسيار مناسبي ايجاد شده و اصطكاك سطح ابزار با براده (تماس فلز با فلز) كاهش يابد و به دنبال آن ارتعاش بين ابزار و قطعه¬كار كم شود (حتي در سرعت برش و پيشروي بالا) و در نتيجه موجب عدم ايجاد سايش خراشيدگي و ساييدگي در روش حداقل مقدار روانكار-خنك¬كار شود. همچنين تشكيل براده با لبه انباشته كه محصول سايش چسبندگي است و در ماشينكاري (خشك و مرطوب) اين نوع از آلياژها به شدت توليد مي¬شود در روش حداقل مقدار روانكار-خنك¬كار به علت استفاده از نيتروژن مايع و ذرات نانو مشاهده نشده است. واژه‌هاي كليدي: سوپرآلياژ 286A، ماشينكاري، حداقل مقدار روانكار، كيفيت سطح، سايش ابزار

1395/12/09

1/1/1900 12:00:00 AM

Abstract: The high volume of cutting fluids used in the machining industry are unstable crude oil derivatives that the overall costs for maintenance of these materials for purification an​d expulsion an​d as well as occupational diseases caused by such widespread use are of the major drawbacks associated with the use of these substances. Today, the performance of a production process is eva​luated not only from an economic standpoint, but other aspects such as the environment o​r energy is also considered. Healthy an​d safe working environment for people working in the machining industry has caused that manufacturers be encouraged to change machining strategy an​d green production as the best existing strategy for solving this problem is used. On the other hand, due to environmental concerns an​d growing of limiting regulations for pollution production, the demand for renewable an​d biodegradable cutting fluids an​d as well as, substitution new methods for applying cutting fluid to the machining area are on the rise. This study is dedicated to empirical examination of the impact of two method combination of applying cutting fluid with a minimum quantity lubrication using nano-based fluid an​d cryogenic cooling method in improving surface integrity an​d reducing tool wear on turning the A286 superalloy. The results of this method were compared with the results of dry turning, wet with mineral-based fluid (flood), the minimum quantity lubrication with mineral-based fluid an​d vegetable-based fluid an​d also nitrogen cooling method. Surface roughness survey results showed that using of vegetable-based nanofluids under the terms of the minimum quantity lubrication an​d as well as liquid nitrogen under cryogenic cooling caption are caused 22-64% reduction in surface roughness than the wet method an​d a reduction of 35-77% of it than the dry method. Also, unlike the dry an​d wet methods, sensitivity of surface roughness rather than cutting parameters has been very low; so that the diagram slope of changes in surface roughness rather than the cutting parameter (feed rate o​r cutting speed) is very low. This shows minimum quantity cooling-lubrication method rather than cutting parameters is not sensitivity. The existence of nanoparticles in vegetable-based cutting fluid led to the creation of excellent lubrication an​d friction of tool surface with chip (metal-metal contact) is reduced an​d followed by vibration between the tool an​d the workpiece surface to be low (even at high cutting speed an​d feed rate) an​d resulting in, is caused lack of abrasion wear an​d notch wear in the minimum quantity cooling-lubrication method. As well as, The built-up edge formation that is the product of adhesion wear an​d in machining (dry an​d wet) of this type of alloys is heavily produced, at the minimum quantity cooling-lubrication has not been observed due to using of liquid nitrogen an​d nanoparticles. Keywords: A286 Superalloy, Machining, Minimum quantity lubrication, Surface quality Tool wear